Buracos negros: essas ideias "malucas" desafiam o que sabemos sobre o universo

Buracos negros: essas ideias "malucas" desafiam o que sabemos sobre o universo

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 25 de Julho de 2021 às 14h00
NASA/CXC/M. Weiss

Em sua célebre tese de doutorado, Stephen Hawking diz que, “uma das maiores fraquezas da teoria de Einstein” é que, embora seja poderosa, permite muitas soluções diferentes para suas equações. Percebemos isso facilmente quando nos deparamos com inúmeras propostas que tentam explicar problemas como os buracos negros. Muitas delas funcionam na matemática, mas isso não significa que sejam verdade no universo real.

O próprio Albert Einstein contribuiu para excentricidades quando ainda se debatia modelos cosmológicos do universo. A ideia do universo estacionário (hipóteses de que o universo sempre existiu, ao contrário da teoria do Big Bang) eterno, imóvel e sem expansão estava tão arraigada que, quando os cálculos originais de Einstein sugeriram que isso era improvável, ele acrescentou uma "constante cosmológica" para manter o cosmos estático.

Isso pode ter ajudado a tornar a Relatividade Geral um pouco mais “palatável” para a vertente mais conservadora da comunidade científica, mas tempos depois Einstein chamou sua “constante cosmológica” de "maior asneira", e a considerou um de seus maiores erros. Hoje, sabemos que o universo está em expansão, e que há 13,7 bilhões de anos ele estava compactado. Mas ainda não há muito consenso sobre os buracos negros, pois a Relatividade Geral ainda permite muita “gambiarra matemática”, por assim dizer.

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Bem, isso não é exatamente ruim — é positivo que apareçam sempre novas ideias. Às vezes, é preciso forçar os limites da imaginação, já que não podemos ir pessoalmente até a beirada de um buraco negro (e, se pudéssemos, provavelmente não voltaríamos para contar a história). Isso nos leva a algumas ideias bem excêntricas sobre os buracos negros.

O universo doppelganger ao avesso

O eixo horizontal representa o espaço, o vertical representa o tempo. A singularidade no buraco negro está sempre no futuro, enquanto no buraco branco está sempre no passado
(Imagem: Reprodução/TimothyRias/Wikimedia Commons)

Einstein e outros proponentes da mecânica quântica pensavam que os buracos negros poderiam ser a chave para resolver todo o problema da nossa falta de compreensão do universo. Isso não apenas não ocorreu, como também ficamos com um novo problema para resolver: conciliar a Relatividade Geral com a mecânica quântica, até hoje inconciliáveis.

Apesar disso, algumas propostas são muito divertidas, isto é, se não forem verdade, ao menos são possibilidades fascinantes de se imaginar. Por exemplo, alguns físicos teóricos afirmam que nosso universo pode ter um “clone”, só que às avessas — cheios de buracos brancos e estrelas negras.

Teoricamente, os buracos negros possuem uma singularidade, um ponto de densidade infinita. Isso também significa que ele cria uma deformidade tal no espaço-tempo que é impossível chegar no centro do buraco negro. Em outras palavras, a singularidade está eternamente no futuro, inalcançável. Qualquer coisa cairia para sempre. É claro que quase nem vale a pena colocar isso nos cálculos matemáticos, e é por isso que a maioria dos cientistas diz que buracos negros astrofísicos (reais) não possuem singularidade.

Toda a matéria cai na mesma direção, rumo ao centro do buraco negro, e a velocidade aumentaria drasticamente à medida que se aproxima da singularidade, mas nunca alcançaríamos o centro (Imagem: Reprodução/Andrew Hamilton/Jila /University Of Colorado)

Mas… e se houver uma singularidade? O que ela seria, exatamente? É nesse desafio que muitos teóricos às vezes se divertem, seja usando as fórmulas da Relatividade Geral, seja usando alguma outra teoria alternativa, como a Teoria das Cordas. Para alguns, a singularidade poderia perfeitamente ser um buraco branco, um tipo de objeto hipotético que, em vez de engolir matéria, vomita qualquer coisa. Ou seja, buracos brancos estão sempre no passado.

Um buraco branco seria infinitamente sem densidade, sem massa e, portanto, teria uma força igual e contrária à de um buraco negro. Em outras palavras, um buraco branco teria força de repelir qualquer matéria que se aproxime, então também é impossível chegar ao fim desse lugar. Mas a parte realmente estranha é que os buracos brancos estejam do outro lado dos buracos negros, vomitando toda a matéria engolida por eles.

Então, o que haveria do lado de fora de um buraco branco? É difícil afirmar com muita convicção que eles estão por aí, universo afora, esperando para serem encontrados pelos maiores telescópios disponíveis, porque simplesmente não há nenhuma evidência de que eles podem mesmo existir. Os buracos negros, por sua vez, distorcem a luz a seu redor, emitem radiação e já foram até mesmo fotografados, mas nem sinal dos buracos brancos.

Uma hipótese para explicar a ausência dos buracos brancos é que eles levam a outro universo, oposto ao nosso. Lá, não existem buracos negros ou estrelas, apenas buracos brancos e estrelas negras. Se isso for real, talvez nosso universo esteja se expandindo até as bordas onde o “universo branco” permite. Talvez os buracos brancos funcionem como “drenagem” que impedem que a matéria visível e matéria escura que conhecemos “vaze” para o “outro cosmos”. Então, o universo branco poderia ser brilhante, pontilhado com estrelas e galáxias negras que, no fim de suas vidas, se transformam em buracos brancos.

Universo cíclico

(Imagem: Reprodução/Jeffrey O. Bennett/Megan O. Donahue/N. Schneider/M. Voit/The Cosmic Perspective)

Ainda não sabemos o que deu exatamente origem ao Big Bang, mas alguns pesquisadores levam a sério a ideia de que ele foi, literalmente, uma singularidade — um objeto com densidade infinita. Também teria um ingrediente especial: a misteriosa energia escura, responsável pela expansão acelerada do nosso universo. Isso explicaria porque essa singularidade decidiu, de repente, cuspir energia para formar nosso universo.

Mas isso ainda não explica de onde veio essa singularidade, por isso há hipóteses de que ela tenha sido um buraco negro gigantesco que se formou em um outro universo. Esse cosmos anterior poderia ser parte de um multiverso, ou simplesmente um universo exatamente igual ao nosso, que um dia decidiu colapsar de volta em um Big Crunch. Por sinal, há a possibilidade de que o nosso próprio universo atual pare de se expandir e comece a encolher, até voltar à singularidade.

Bem, se isso for verdade, talvez seja sensato considerar as chances de nosso cosmos viver um eterno processo de expansão e compressão, entre Big Bangs e Big Crunchs infinitos. Por que não? Se de repente a energia escura deixar de fazer o espaço-tempo expandir, é muito possível que a gravidade eventualmente faça os grandes aglomerados de galáxias se aglutinarem até que toda a matéria colapse em um buraco negro.

Do outro lado do Big Bang

(Imagem: Reprodução/NASA/ESA/A. Riess)

Se toda essa história de sucessivos Big Bangs e Big Crunchs não lhe convence, talvez a ideia de um multiverso seja mais atraente. Lembra que um universo branco teria buracos brancos, capazes de cuspir qualquer coisa? Baseado nessa ideia, alguns cientistas cogitam que o Big Bang seria, na verdade, um buraco branco que vomitou coisas que entraram pelo buraco negro de um universo paralelo ao nosso.

Nessa proposta ousada, todos os universos existentes seriam similares e teriam buracos negros e buracos brancos. Se os buracos negros estão sugando tudo o que chega perto deles em um universo, esta matéria poderia ser derramada em outro. Isso tem implicações nas leis que regem o nosso próprio cosmos, como a entropia. Se a matéria do Big Bang for algo que um buraco negro de outro universo engoliu, o que aconteceu com a informação dessa matéria? Será que ela se perdeu ou foi mantida? E se ela foi mantida, será que podemos recriar um modelo do universo paralelo? A entropia sugere que sim.

Nesse caso, como sugere Nikodem Poplawski, um físico teórico da Universidade de New Haven, poderíamos propor que a energia escura que causa a expansão do nosso universo é, na verdade, a força com que o buraco branco vomitou a nossa matéria. Ele descreveu buracos negros como um “forno” do universo. Isso então forneceria um cenário em que o interior de cada buraco negro, do outro lado da singularidade, tem o potencial de gerar um novo universo.

Fonte: Space.comThe Next WebNational Geographic, Express

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